Notícia

Sensor ingerível pode ajudar a identificar a dinâmica da digestão

Divulgação, MIT

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Data

terça-feira, 21 fevereiro 2023 11:15

Áreas

Bioeletrônica. Bioengenharia. Bioinformática. Biologia. Biomecânica. Biotecnologia. Engenharia Biomédica. Física Médica. Gastroenterologia. Medicina. Metabolismo. Saúde Pública.

Engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos Estados Unidos, desenvolveram um sensor ingerível cuja localização pode ser monitorada à medida que se move pelo trato digestivo, um avanço que pode ajudar os médicos a diagnosticar mais facilmente distúrbios da motilidade gastrointestinal, como constipação, doença do refluxo gastroesofágico e gastroparesia.

O minúsculo sensor funciona detectando um campo magnético produzido por uma bobina eletromagnética localizada fora do corpo. A força do campo varia com a distância da bobina, então a posição do sensor pode ser calculada com base na medição do campo magnético.

No novo estudo, os pesquisadores mostraram que poderiam usar essa tecnologia para rastrear o sensor enquanto ele se movia pelo trato digestivo de grandes animais. Tal dispositivo poderia oferecer uma alternativa a procedimentos mais invasivos, como a endoscopia, que atualmente são usados para diagnosticar distúrbios de motilidade.

“Muitas pessoas em todo o mundo sofrem de dismotilidade ou baixa motilidade no trato gastrointestinal (TGI), e ter a capacidade de monitorar a motilidade no TGI sem precisar ir a um hospital é importante para realmente entender o que está acontecendo com um paciente”, disse o Dr. Giovanni Traverso, professor de Engenharia Mecânica do MIT e gastroenterologista no Brigham and Women’s Hospital.

O professor Giovanni Traverso é um dos autores seniores do novo estudo, juntamente com a Dra. Azita Emami, professora de Engenharia Elétrica e Engenharia Médica do Caltech, e o Dr. Mikhail Shapiro, professor de Engenharia Química do Caltech e pesquisador do Howard Hughes Medical Institute. Saransh Sharma, aluno de pós-graduação do Caltech, e o Dr. Khalil Ramadi,  professor de Bioengenharia na Universidade de Nova York, são os principais autores do artigo, publicado na revista científica Nature Electronics.

Sensor magnético

Distúrbios da motilidade gastrointestinal podem ocorrer em qualquer parte do TGI, resultando na falha de movimentação do alimento durante a digestão. Esses distúrbios geralmente são diagnosticados usando estudos de imagem nuclear ou raios-X, ou inserindo cateteres contendo transdutores de pressão que detectam as contrações do TGI.

Os pesquisadores do MIT e do Caltech queriam encontrar uma alternativa menos invasiva e que pudesse ser feita na casa do paciente. A ideia deles era desenvolver uma cápsula que pudesse ser engolida e que enviasse um sinal revelando sua localização no TGI, permitindo que os médicos determinassem qual parte do trato estaria causando uma desaceleração na movimentação e determinassem melhor como tratar a condição do paciente.

Para isso, os pesquisadores aproveitaram o fato de que o campo produzido por uma bobina eletromagnética se torna mais fraco, de forma previsível, à medida que a distância da bobina aumenta. O sensor magnético que eles desenvolveram, que é pequeno o suficiente para caber em uma cápsula ingerível, mede o campo magnético circundante e usa essa informação para calcular sua distância de uma bobina localizada fora do corpo.

“Como o gradiente do campo magnético codifica exclusivamente as posições espaciais, esses pequenos dispositivos podem ser projetados de forma que possam detectar o campo magnético em seus respectivos locais”, disse Saransh Sharma. “Depois que o dispositivo mede o campo, podemos calcular novamente qual é a localização do dispositivo”.

Para identificar com precisão a localização de um dispositivo dentro do corpo, o sistema também inclui um segundo sensor que fica fora do corpo e atua como ponto de referência. Esse sensor pode ser colado na pele e, comparando a posição desse sensor com a posição do sensor dentro do corpo, os pesquisadores podem calcular com precisão onde o sensor ingerível está no TGI.

O sensor ingerível também inclui um transmissor sem fio que envia a medição do campo magnético para um computador ou smartphone próximo. A versão atual do sistema foi projetada para fazer uma medição sempre que receber um acionador sem fio de um smartphone, mas também pode ser programado para fazer medições em intervalos específicos.

“Nosso sistema pode suportar a localização de vários dispositivos ao mesmo tempo sem comprometer a precisão. Ele também tem um grande campo de visão, o que é crucial para estudos em humanos e grandes animais”, disse a professora Azita Emami.

A versão atual do sensor pode detectar um campo magnético de bobinas eletromagnéticas a uma distância de 60 centímetros ou menos. Os pesquisadores preveem que as bobinas possam ser colocadas na mochila ou jaqueta do paciente, ou mesmo no fundo do vaso sanitário, permitindo que o sensor ingerível faça medições sempre que estiver ao alcance das bobinas.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (em inglês).

Fonte: Anne Trafton, MIT News Office. Imagem: engenheiros do MIT demonstraram que podem usar campos magnéticos para rastrear a localização desse sensor ingerível no trato gastrointestinal. Fonte: Divulgação, MIT.

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